[发明专利]一种基准载荷与目标载荷交叉定标轨道设计方法

说明书

本发明公开了一种基准载荷与目标载荷交叉定标轨道设计方法。该方法针对基准载荷和目标载荷对地面特定定标场交叉定标的任务需求，建立基准载荷和目标载荷对地面特定定标场的观测方程，采用快速非支配排序遗传算法(fast‑nondominated‑sorting genetic algorithm，NSGA‑Ⅱ)对基准载荷轨道进行优化，使基准载荷和目标载荷交叉间隔时间满足任务需求的同时，使交叉间隔时间最短、交叉频次最多。该方法适用性强，可有效提高基准载荷的定标效能。

技术领域

本发明涉及轨道设计方法，尤其涉及一种基准载荷与目标载荷交叉定标轨道设计方法。

背景技术

空间基准载荷卫星和目标载荷卫星由于轨道不同，各卫星星下点轨迹相差比较大，对地面特定定标场的同时观测的机会比较少。当两种载荷对地面同一目标观测的时延较大时，会导致定标基准发生很大的变化，进而带来较大的定标误差。

为有效提高基准载荷卫星和目标载荷卫星对地面特定定标场同时观测的机会，减少观测时延，需要开展基准载荷与目标载荷卫星联合观测交叉定标技术研究，建立基准载荷卫星与多个目标载荷卫星星座相对于地面标定场的相对动力学方程，通过寻优算法优化设计基准载荷轨道参数，满足多约束条件下的交叉间隔时间和交叉频次最优。

发明内容

本发明解决的问题是基准载荷与目标载荷交叉定标过程中基准载荷轨道优化问题。

为解决上述问题，本发明提供一种基准载荷与目标载荷交叉定标轨道设计方法，该方法包括如下步骤：S1)、建立基准载荷与目标载荷对地面定标场的相对运动方程，分别计算基准载荷和目标载荷对地面定标场的覆盖时间，获得交叉间隔时间和交叉频次；S2)、采用非支配排序遗传算法(fast-nondominated-sorting genetic algorithm，NSGA-Ⅱ)对基准载荷轨道参数寻优，使交叉间隔时间最短、交叉频次最多。

在具体实施方式中，所述的基准载荷和目标载荷对地面定标场g_k的相对运动方程分别为

式中r_c表示基准载荷在地固系下的位置；表示地面定标场g_k在地固系下的位置；表示第k颗目标载荷在地固系下的位置；Δr_cg表示基准载荷相对于地面定标场g_i在地固系下的相对位置；Δr_tg表示目标载荷相对于地面定标场g_k在地固系下的相对位置。

在具体实施方式中，所述的基准载荷和目标载荷对第k个地面定标场的覆盖时间分别为和且

式中k表示地面定标场序号；和分别表示基准载荷单次经过第k个地面定标场的初始时刻和终端时刻；和分别表示目标载荷单次经过第k个地面定标场的初始时刻和终端时刻；∪表示集合的并集。

在具体实施方式中，所述的交叉间隔时间J₁为

J₁＝t_intervel

式中t_intervel∈ΔT，ΔT表示总的交叉间隔时间集合。

在具体实施方式中，所述的交叉间隔时间J₂为

J₂＝N

N满足方程t_intervel1(m+N)-t_intervel1(m)≤T，其中m表示自然数，t_intervel1表示满足对应的t_intervel，且为交叉间隔时间的最大允许值。